DE939845C

DE939845C - Luftgekuehlte Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschinen

Info

Publication number: DE939845C
Application number: DEK11687A
Authority: DE
Inventors: Walter Gerecke; Josef Hoevel
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1951-10-19
Filing date: 1951-10-19
Publication date: 1956-03-01

Description

Luftgekühlte Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschinen Die Erfindung betrifft luftgekühlte Kolbenkraft-oder Arbeitsmaschinen, insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschinen mit zentralem Brennraum, deren Zylinderköpfe die Kühlluft aus einem jeden Kopf umgebenden Ringraum zugeführt und an den Kühlrippen entlang in Richtung der Zylinderlängsachse konzentrisch abgeführt wird.
Bei einer bekannten Brennkraftmaschine dieser Art ist der Zylinderkopf zwecks Führung der Kühlluft in dem gewünschten Sinn mit einer Umkleidung aus Blech versehen. Die Frischluft tritt durch einen Rohrstutzen in ein den Kopf umschließendes und ein Bestandteil der Umkleidung bildendes Ringrohr ein, verteilt sich darin und strömt am Zylinderkopf entlang einem oberhalb desselben von der Umkleidung konzentrisch in Richtung der Zylinderlängsachse ausgehenden Rohrstutzen zu. Demgegenüber wird bei den erfindungsgemäßen Maschinen der jeden Kopf umgebende ringförmige Aufnehmerraum für .die Kühlluft durch das bis zur Oberkante des Kopfes in Richtung der Zylinderlängsachse vorgezogenem Maschinengestell und einem auf diesen sich abstützenden Deckel gebildet, gegen den der Kopf und die Zylinderbüchse verspannt sind.
Gegenüber der bekannten Maschine mit der angebauten dünnwandigen Umkleidung weisen die erfindungsgemäßen Maschinen in verschiedener Hinsicht wesentliche Vorteile auf. An erster Stelle muß hier die Tatsache Erwähnung finden, daß die erfindungsgemäßen Maschinen dadurch, .daß die Umkleidung organisch in das Gestell einbezogen wird, insbesondere im Bereich der Zylinderköpfe eine wesentliche Versteifung erfahren. Einer bei luftgekühlten Kolbenmaschinen stets vordringlichen Forderung wird hierdurch weitgehend Rechnung getragen. Des weiteren ist festzustellen, -daß Blechteile auf Erschütterungen der Maschine während des Betriebes bereitwilliger durch Mitschwingen reagieren als Gestellteile, deren Eigenschwingungszahl in der Regel sehr tief liegt. Auch wärmetechnisch verhalten sich die erfindungsgemäßen Maschinen insofern günstiger, als Gestellteile der Kühlluft entzogene Wärme wirkungsvoller als eine Blechumkleidung sowohl ableiten als auch nach außen abstrahlen.
Bei Maschinen mit in vom Zylinder abgewandter Richtung symmetrisch sich verjüngenden Zylinderköpfen wird zur Erhöhung. der Kühlwirkung in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, jeweils zwischen einem Zylinderkopf und seiner Umkleidung eine als Kragen aus der Umkleidung herauswachsende oder mit dem Zylinderkopf einstückig verbundene Wand so anzuordnen, daß die den Kopf anströmende Kühlluft beim Eindringen in die Kühlrippenzone zum Grunde letzterer hin abgelenkt wird. Weisen die mit einer solchen Wand zu versehenden Zylinderköpfe Kanonen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben auf, so kann als Ablenkwand für die zuströmende Kühlluft jeweils der zum Zylinder hin gerichtete Schenkel einer die Kanonen eines jeden Kopfes verbindenden, geradlinig oder gekrümmt verlaufenden Winkelleiste dienen. Sind die Zylinderköpfe doppelwandig mit dazwischenliegenden Kühlrippen ausgeführt, so kann die äußere, bis zum Zylinderkopfboden reichende oder in @dessen Bereich mit Dürchbrechungen versehene Wand zur Ablenkung der Kühlluft auf den Grund der Kühlzone herangezogen werden.
Bei solchen Maschinen, deren Zylinderköpfe je vier Befestigungsschrauben aufweisen und eine einzige Einströmöffnung für die Kühlluft an der Umkleidung eines jeden- Kopfes vorgesehen ist, empfiehlt es sich, die -vier Befestigungsschrauben so anzuordnen, daß eine Schraube der mit der Zuströmöffnung in der Umkleidung gegenübersteht. Es wird hierdurch erreicht, daß sich der in den Auffangraum eintretende Kühlluftstrom an der der Einströmöffnung unmittelbar gegenüberliegenden Befestigungskanone und den quer- zur Zuströmöffnung verlaufenden Kühlrippen zunächst etwas -staut und dann um den Köpf herum nach beiden Seilten gleichmäßig verteilt.
Große _ Bedeutung ist dem' Auffangraum der Frischluft hinsichtlich seiner Größe -zuzumessen. Je größer dieser Raum ist, -um so größer ist- die Gewähr, daß die Kühlrippenzone rundum gleichmäßig beaufschlagt wird. Es wird daher in weiterer Durchbildung der Erfindung vorgeschlagen, die Umkleidung -so auszubilden,' daß sie sich über dem Auffangraum in vom Zylinderkopf abgewandter Richtung vorwölbt, wobei es sich empfiehlt, diese Wölbung so weit -vorzuziehen, daß in den Zylinderkopf von oben eingesetzte Teile überhaupt nicht oder nur wenig über .das Profil des uriikleideten Kopfes- hinausragen. Durch. die Vorwölbung ist-im übrigen .die Steifigkeit:der Maschinen noch-erhöht.
In der Zeichnung sind neun Ausführungsformen der .Erfindung beispielsweise dargestellt.
Abb. i zeigt einen kegelförmig ausgebildeten, mit Kühlrippen besetzten Zylinderkopf einer Zweitaktb,rennkraftmaschine; Abb. 2 stellt zur linken Hälfte eine Draufsicht und zur rechten Hälfte einen Schnitt nach der Linie II-II durch den Zylinderkopf einer Zweitaktbrennkraftmaschine nach Abb. i dar; Abb. 3 zeigt zwei verschiedene, in der Zeichnung je zur Hälfte aneinandergesetzte Ausführungsformen des Zylinderkopfes einer erfindungsgemäßen Zweitaktbrennkraftmaschi.ne teilweise im Schnitt; Abb. 4 zeigt die beiden Ausführungsformen nach Abb. 3 in der Draufsicht; Abb. 5 zeigt eine aus zwei ineinandergeschobenen kegeligen Mänteln bestehende Ausführungsform eines Zylinderkopfes einer Zwei@taktbrennkraftmaschine; Abb. 6 zeigt den Kopf nach Abb. 5 in der Draufsicht; Abb. 7 zeigt einen Zylinderkopf .einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit in vom Zylinder abgewandter Richtung sich vorwölbender Umkleidung; Abb. 8 stellt eine Draufsicht auf den Zylinderkopf gemäß Abb. 7 dar; Abb. 9 zeigt einen Zylinderkopf für einen Zylinder mit teilweiser Längsrippung.
Der in Abb. r im Schnitt dargestellte Zylinderkopf einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit zentralem kegeligem Brennraum i besteht aus einem vom Zylinder 2 aus sich in Richtung der Zylinderlängsachse verjüngenden inneren Körper 3 mit aufgesetzten Kühlrippen ¢. Der innere Körper 3 ist mit einer Öffnung 5 zur Aufnahme .des Einspritzventils -versehen. Von dem inneren Körper 3 gehen, wie aus der Draufsicht des Kopfes gemäß Abb. 2 zu entnehmen ist, strafilenförmig vier Rippen 6 zur Absteifung der die Befestigungsschrauben 8 aufnehmenden Kanonen 7 aus. Die Kühlrippen sind in den Räumen zwischen den Versteifungsrippen untergebracht und verlaufen so, daß sie mit jeder der benachbarten Versteifungsrippen 6. einen Winkel einschließen, der .halb so groß ist wie der von diesen Versteifungsrippen eingeschlossene Winkel. Um den: -Kopf herum ist das Maschinengestell- 9 big Oberkante Kopf vorgezogen, und zwar so, daß zwischen dem Kopf 'und dem Gestell ein ringförmiger Auffangraum io verbleibt. Der Zylinderkopf und: die Zylinderbüchse z sind mit einem Deckel i i verspannt, der sich wiederum auf dem Gestell aufsetzt und durch Schrauben i2 gegen das Gestell verspannt ist. Dem Kühlluftstrom für den Zylinder entgegen ist das Gestell offen, so d'aß ein Teil der Kühlluft in :den den Zylinderkopf umgebenden Auffangraum io eindringt, sich über diesen Raum verteilt und konzentrisch durch die Kühlrippen q des Kopfes in. Richtung der Zylinderlängsachse durch-eine im Deckel i i vorgesehene Öffnung i 3 abströmt. Bei den in den Abb. 3 und 4 gezeigten Zylinderkopfausführungen ist jeweils der ,innere Aufbau -des Kopfes der .gleiche wie bei dem in Abb. i und 2 gezeigten Kopf, d. h., es ist wieder ein innerer kegeliger Körper 14 bzw. 15 vorhanden. Auch ist die Aufhängung des Zylinders und des Kopfes an einem sich auf dem Gestell abstützenden Deckel 16 bzw. 17 vorgesehen. Die Kühlrippen verlaufen bei beiden Ausführungen, wie aus Abb.4 ersichtlich, radial zur Zylinderlängsachse. Bei dem Zylinderkopf in der links von der Mittellinie gezeigten Ausführung mit dem inneren Körper 14 sind' die Kanonen für die Aufnahme der Befestigungsschrauben 18 über der Dichtfläche i9 des Kopfes' angeordnet und durch eine Winkelleiste zo miteinander verbunden. In dem zum Zylinder hin gerichteten Schenkel dieser Leiste sind in Nähe des Zylinderkopfbodens Durchtrittsöffnungen 21 für die in dem Auffangraum 22 bzw. 28 befindliche Kühlluft vorgesehen. Dieser Auffangraum 22 wird. wiederum durch die Umfangfläche des Zylinderkopfes und das hochgezogene Maschinengestell 23 gebildet. Der Deckel 16 ist mit einer zentralen Öffnung 24 mit abgerundeter Umrandung versehen. Die rechts der Mittellinie in .den Abb. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform des Zylinderkopfes entspricht im Aufbau im wesentlichen dem in den Abb. i und 2 gezeigten. Zylinderkopf. Darüber hinaus .ist jedoch der Rand der zentralen Austrittsöffnung 25 abgerundet und der Deckel innen mit einem Kragen 26 versehen, der sich beim Aufbau des Zylinders auf der Einströmseite vor die Kühlrippen 27 schiebt und dafür sorgt, daß auch Kühlluft am Grunde der Kühlrippenzone entlang strömt.
Der in den Abb. 5 und 6 dargestellte Zylinderkopf besteht aus zwei ineinandergeschobenen kege-.ligen Mänteln 29 und 30. Der Auffangraum 31 wird wiederum durch das hochgezogene Maschinengestell 32 und die Umfangsfläche des Kegels 29 gebildet. Die beiden Mäntel 2:9 und 30 sind durch Kühlrippen gegeneinander versteift. Der äußere Mantel 29 weist außerdem in Nähe des Kolbenkopfbodens Durchtrittsöffnungen 33 für die Kühlluft auf. Der Deckel 34 besitzt eine zentrale, mit .Gewinde versehene öffnung 35 zur Aufnahme eines Einspritzventils und vier diese Öffnung umgebende segmentförmige Spalten 36 für den Austritt der Kühlluft. Zylinder und Zylinderkopf sind in gleicher Weise wie bei den vorher gezeigten Ausführungsbeispielen an -dem sich auf dem Gestell 32 abstützenden Deckel 34 aufgehangen.
Der Zylinderkopf gemäß den Abb. 7 und 8 entspricht hinsichtlich seines Aufbaues im wesentlichen dem in den Abb. i und 2 ,gezeigten Zylinderkopf. Unterschiede bestehen hinsichtlich der Ausbildung des Deckels 37 und der Anordnung der Befestigungsschrauben 38 des Kopfes. Der Deckel 37 wölbt sich im Bereich des Auffangraumes 39 etwas vor, so daß in vorteilhafter Weise nicht nur der Auffangraum 39 vergrößert wird, sondern auch der Zylinderkopf insofern -ein günstigeres Profil erhält, als das Kraftstoffeinspritzventil4o nur noch mit seinem Anschlußstutzen über ,den Deckel 37 hinausragt. Weiterhin sind, wie aus Abb. 8' zu ersehen ist, - vier Befestigungsschrauben' so angeordnet, daß eine derselben der Mitte der Zutrittsöffnung 47 für die Kühlluft zum Auffangraum 39 gegenübersteht. Da die Rippen außerdem nicht radial verlaufen, wird .die Kühlluft beim Eintritt in den Auffangraum 39 etwas angestaut und, gezwungen, sich um den Zylinderkopf herum über den Auffangraum 39 zu verteilen. Es wird hierdurch eine gleichmäßigere Kühlung des Zylinderkopf'kerne.s erzielt.
In Abb. 9 ist eine Kühlluftführung für den Zylinderkopf 41 eines sowohl quer als auch längs berippten Zylinders 42 dargestellt. Die Längsrippen 43 befinden sich im Windschatten und ragen in einen im Zylinderkopf vorgesehenen Auffangraum 44 hinein. Dieser Auffangraum 44 steht mit dem Raum 45 für die Kühlluftführung des Zylinderkopfes durch Kanäle 46 in Verbindung, so,daß ein Teil .der Luft aus dem Auffangraum 44 in den Raum 45 übertritt und der andere Teil an den Längsrippen 43 entlang strömt.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Kühlluftführung ist nicht auf die Zylinderköpfe von B;rennkraftmaschinen beschränkt, sondern läßt sich auch bei Kolbenarbeitsmaschinen, beispielsweise Kompressoren, mit Erfolg anwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Luftgekühlte Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschinen, insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschinen mit zentralem Brennraum, deren Zylinderköpfen die Kühlluft aus einem jeden Kopf umgebenden Ringraum zugeführt und an den Kühlrippen entlang in Richtung der Zylinderlängsachse konzentrisch abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, @daß der jeden Kopf umgebende ringförmige Aufnehmerraum für die Kühlluft durch das bis zur Oberkante des Kopfes in Richtung der Zylinderlängsachse vorgezogene Maschinengestell und einen auf diesem sich abstützenden Deckei gebildet wird, gegen den der Kopf und die Zylinderbüchse verspannt sind.
2. Luftgekühlte Maschinenach Anspruch i mit in vom Zylinder abgewandter Richtung symmetrisch .sich verjüngenden Zylinderköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen einem Zylinderkopf und seiner Bildung des Aufnehmerraumes für die Kühlluft vorgesehenen Umkleidung eine als Kragen (26) aus der Umkleidung herauswachsende oder mit dem Zylinderkopf einstückng verbundene Wand (2o, 29) so angeordnet ist, daß die den Kopf anströmende Kühlluft beim Eindringen in die Kühlrippenzone zum Grunde letzterer hin abgelenkt wird. (Abb: 3 und 5).
3. Luftgekühlte Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d'aß der Zylinderkopf (14) in an sich bekannter Weise Kanonen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben (18) aufweist und als Ablenkwand für die zuströmenje Kühlluft der zum Zylinder hingerichtete Schenkel einer alle Kanonen verbindenden, geradlinig oder gekrümmt verlaufenden Winkelleiste (2o) dient (Abb. 3 und 4).
4. Luftgekühlte Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf doppelwandig mit zwischen den. beiden Wänden (29, 30) liegenden Kühlrippen äüs:geführt ist und die nicht bis zum Zylinderköpfboden reichende oder in dessen. Bereich mit Durchbrechungen (33) versehene äußere Wand (29) zur Lenkung der zuströmenden Kühlluft dient (Abb. 5).
5. Luftgekühlte Maschine nach -den Ansprüchen i bis 4, für deren Zylinderköpfe je vier Befestigungsschrauben und bei der für die dem Aufnehmerraum zugeführte Kühlluft eine einzige Einströmöffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschrauben (38) für die Köpfe so angeordnet sind; daß eine davon der Mitte der Zuströmöffn'ung (47) in der Umkleidung gegenübersteht (Abb. 7, 8).
6. Luftgekühlte Maschine nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zylinderkopfumkleidung über dem von ihrer Innenfläche und der Umfangsfläche des Zylinderkopfes begrenzten Auffangraum in. vom Zylinder abgewandter Richtung vorwölbt (Abb. 7, 8, 9). 7_ Luftgekühlte Zyveitakteinspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 6 mit einem zentralen Brennraum und mit zentral angeordnetem Einspritzventil an den Zylinderköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der Zylinderkopfumkleidung in Richtung der Zylinderlängsachse so weit ausgedehnt ist, daß das Einspritzventil des, Kopfes überhaupt nicht oder nur wenig über das Profil ,des letzteren hinausragt (Abb. 7, 8, 9). B. Luftgekühlte Maschine nach den Ansprüchen r bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der sich auf dem Gestell (32) abstützende Deckel (34) der Umkleidung eine zentrale, mit Gewinde versehene öffnung (35) zum Einschrauben des Einspritzventils hat (Abb. 5). 9. Luftgekühlte Maschine nach den Ansprüchen i bis 8 mit sowohl quer als auch längs berippten Zylindern, dadurch- gekennzeichnet, daß aus dem Kühlluftaufnehmerraum (44) eines jeden Zylinderkopfes (4i) ein Teil der Kühlluft der Längsrippenzone (43) am Zylinder (42) zugeführt wird (Abb. 9). Angezogene Druckschriften, Deutsche Patentschriften Nr, 342 007, 346 685, 376666, 5 i7 o26, 542922, 579267, 58261g, 62o 267, 68o 908, 7 1 7 689, 725 807; französische Patentschrift Nr. 8o6 3o6.